2011年10月刊
信息安全
信息与电脑
China Computer&Communication
1.引言
当前，计算机应用已经非常普及，越来越多的企业、单位或部门都实现了信息化管理，大量的数据资料存储于计算机的硬盘当中。常常听人说，硬盘有价，数据无价，数据资料是至关重要的。由于担心数据丢失可能带来的巨大损失，备份技术得到了长足发展。但是，百密总有一疏，一个病毒、某个硬件故障或是一个不经意的误操作都有可能造成硬盘数据的丢失或损毁。况且，备份技术始终有一个致命的弱点，那就是存储介质有可能发生故障，出现这样的问题便只能寻最后的救命稻草——数据恢复。
2.硬盘故障的种类
一般说来，造成数据丢失的硬盘故障大致可以分为软件故障和硬件故障两大类。
1）硬盘软件故障：
•  系统故障：系统不能正常启动、密码或权限丢失、分区表丢失、BOOT 区丢失、MBR 丢失；
•  文件丢失：误操作、误格式化、误克隆、误删除、误分区、病毒破坏、黑客攻击、PQ 操作失败、RAID 磁盘阵列失效等；
•  文件自身损坏： 包括Office 系列文件、数据库文件、邮件文件、媒体文件的损坏。
2）磁盘硬件故障：
•  盘体故障：磁头烧坏、磁头老化、磁头芯片损坏、电机损坏、磁头偏移、零磁道坏、大量坏扇、盘片划伤、磁组变形；
•  电路板故障：电路板损坏、芯片烧坏、断针断线。 •  固件故障：固件信息丢失、固件损坏等。
图1是硬盘数据丢失原因分析图[1]
，从图中可以看出造成数据丢失的主要是硬盘的硬件故障，其中硬盘盘体内故障和电路板故障就占了硬盘故障率的50%。硬盘的固件本质上就是硬盘内嵌的操作系统，但由于固件存储在电路板或盘体的特殊的区域，非专业的数据恢复工具是不能读取和修复固件的，所以固件故障也可以认为属于硬盘硬件故障。
图1  硬盘数据丢失原因分析图
3.硬盘数据恢复的方法
硬盘软件故障是由于硬盘的数据区的数据错误或丢失所引起
的，硬盘数据区的数据是普通工具软件都可以读取的，所以硬盘软件故障修复工具较多，比如：EasyRecovery 、Recover My Files 、FinalRecovery 、效率源DATACOMPASS 、SuperRecovery 等。
硬盘硬件故障的只能通过修复电路板、开盘修复、固件修复等方法来修复。电路板故障须使用万用表等维修工具进行修复；硬盘盘体的机械故障必须在无尘工作间进行开盘修复。硬盘的固件存储在电路板或盘体的特殊的区域，必须借助于软硬结合的更专业的维修工具进行修复，其中最具代表性的就是俄罗斯的PC3000和国产的效率源。PC3000由俄罗斯著名硬盘实验室-- ACE Laboratory 研究开发的商用的专业修复硬盘的综合工具。它通过硬盘的专用CPU 指令集读取硬盘的固件、控制硬盘的读写操作，实现硬盘内部参数的读写和硬盘内部管理程序的调用，最终达到修复硬盘的目的。PC-3000是属于固件级的维修工具，可以修复硬盘的固件故障。
4.PC3000 UDMA
PC3000 UDMA 是ACE Laboratory 最新推出的一款硬盘维修工具套件，它结合了PC-2000 MFM/RLL 、PC-3000 DOS (ISA)及PC-3000 for Windows PCI 等以往版本的众多优点。PC3000 UDMA 能够在UDMA66模式下维修硬盘，这样使得数据恢复速率可以达到 60 MB /秒；两个完全独立的UDMA66通道和电源适配器接口，可以同时对两块硬盘进行维修或恢复数据，极大的提高了数据恢复效率；同时PC3000 UDMA 还增加了硬盘电源保护功能[2]。
PC-3000 for windows(UDMA)的硬件由一块PC-3000 UDMA 测试卡和PC-3000 UDMA 电源模块（如图2）以及其他一些辅助适配器、探针、安全模式跳线板等组成。
图2  PC-3000 UDMA测试卡和PC-3000 UDMA电源模块
PC-3000 UDMA 的软件由通用程序和专用程序组成[3]。通用程序可以快速地诊断硬盘，为客户对硬盘进一步修复提供有效的信息：以通用方式诊断缺陷，隐藏坏扇区；使用ATA 标准命令50H 进行低
级格式化硬盘；以互动的方式进行自动化驱动器测试等。РС-3000 UDMA 的不同品牌硬盘的专用程序可以对硬盘进行更专业的诊断或修复：内部低级格式化；格式化固件区；重写硬盘固件；改写硬盘参
基于PC3000 UDMA的硬盘数据恢复技术
吴功才    冯    霞    蒋国松
（杭州职业技术学院 信息电子系，浙江杭州  310018）
摘  要：本文首先阐述了硬盘故障的种类以及硬盘数据恢复的方法，然后介绍了PC3000 UDMA 的四种数据恢复功能的应用。文章最后通过一个案例详细介绍了应用PC3000 UDMA 实现敲盘硬盘的数据恢复过程。
关键词：PC3000 UDMA ；数据恢复；固件
中图分类号：TP309.3    文献标识码：A      文章编号：1003-9767(2011)10-0066-02
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数标识；检查缺陷扇区或缺陷磁道，并用重置、替换或跳过忽略缺陷
等；逻辑切断（即禁止使用）缺陷的磁头；S.M.A.R.T参数复位。
在РС-3000 UDMA众多功能中，具有数据恢复功效的主要有下
面几种：
1）重写硬盘固件模块
该功能对硬盘的数据恢复有特别的功效，可以恢复能被检测到，
但无法读写的硬盘的数据；也可以恢复可以寻道，但不能被正确识别
的硬盘的数据；在某种时候也可以修复敲盘硬盘的数据。
2）更正硬盘识别数据（ID）
硬盘的ID包括了硬盘的型号model号，SN序列号，容量大小等重
要信息，如果硬盘的ID缺失，则硬盘是不能完成初始化的，进而硬盘
的数据也是不可见的。РС-3000 UDMA的此项功能则可以纠正硬盘
ID，使硬盘可以正常完成初始化，使得硬盘的数据失而复得。
3）解锁设定有密码的用户硬盘
硬盘在加密后如果没有密码，硬盘上的数据就不能够读取。由
于硬盘密码是保存在硬盘的固件区的（有的硬盘厂商是部分保存在电
路板的芯片中，部分保存在硬盘的负磁道---零磁道前面的磁道；而有
的硬盘厂商将密码全都保存在负磁道），所以不知道密码的人，即使
把硬盘装到其它的主板上去作为第二硬盘，也根本无法对硬盘进行任
何操作，如分区、高级格式化、低级格式化等，根谈不上读取硬盘上
的数据了。硬盘锁对那些冲着硬盘数据而来的小偷具有很好的防范作
用，对于商业用户，硬盘密码保护是必不可少的！
4）和数据提取器（Data Extractor ）
Data Extractor UDMA（下面简称DE）是ACE Laboratory一个专
门用于数据恢复的软件，它和PC3000 UDMA硬件工具一起合作可以
从硬盘中恢复数据。如果硬盘的功能正常但是逻辑结构损坏（例如数
据被删除，格式化，MBR，DBR，目录区损坏），我们可以使用这
个DE来恢复数据。当硬盘出现大量坏扇区、出现敲盘现象、磁头或
表面损坏、LBA转PCHS动态译码器系统故障时，使用DE和PC3000
UDMA同样可以从硬盘中恢复数据。
低级格式化5.案例：用PC3000 UDMA恢复敲盘硬盘的数据
现有西数WD400EB硬盘通电后，有咯吱咯吱的响声。计算机识
别不到该硬盘，硬盘不接受所有操作，不能成功初始化，数据无法读
出。硬盘接入PC3000维修工具，通电后进入维修工具后，BSY指示灯
亮，其他灯不亮（如图3）。
图3  不能成功初始化的硬盘的状态指示灯
5.1  故障原因：
硬盘敲盘可能是由于硬盘的最大LBA或最大PCHS出现逻辑故
障，超越了硬盘正常访问空间范围；或者之前维修时将不兼容的固件
模块写入硬盘的固件区，至使硬盘初始化不能就绪。
5.2  解决思路：
使用热换板维修方法，即用一个完好的WD400EB西数硬盘代替
故障硬盘进行初始化，然后进行硬盘维修。
5.3  数据恢复步骤：
1）将一个和故障盘的固件兼容的完好西数硬盘（后简称好盘）
挂到PC3000 UDMA维修工具，给硬盘通电后进入专修工具软件，并
备份硬盘的固件信息（如图4）。
2）待好盘初始化就绪后，点击专修工具中的“STANDBY”按钮
关闭硬盘的驱动电机。
3）在通电的状态下，将好盘的电路板和盘体分离，然后将故障
盘的盘体与好盘的电路板，由于此时电路板是通电的，故硬盘不需再
从新初始化。
4）将先前备份的好盘的固件信息回写到故障盘中，然后将硬盘
断电（如图5）。
图5  回写硬盘固件
5）从新连接好故障盘的电路板和盘体，硬盘此时可以成功初始
化（如图6）、正常读取数据，硬盘数据恢复成功。
图6 成功初始化的硬盘的状态指示灯
6.结论
很多公司及个人的重要文件和珍贵资料，往往会因为一个小小
的操作错误（如误删除、误格式化、病毒、硬盘磕碰等）而毁于一
旦。硬盘的销售公司只对保修期内的硬盘本身物理损坏进行保修，
却从来不对客户的数据负责，这种现状自然而然地催生了一个新兴
的行业——数据恢复。随着数据恢复行业的兴起，相信基于PC3000
UDMA的硬盘修复和数据恢复技术，也将越来越得到普及。
参考文献：
[1]方成亮.数据恢复市场探询[J]，软件世界,2006,3:80-83
[2]www.jundacheng/
[3]
作者简介：吴功才（1976－），男，浙江义乌人，讲师、硕士研
究生，研究领域：计算机硬件、控制技术
图4  备份硬盘固件